意念|“意念书写”，为瘫患者打开思想交流新窗口患者|字符表|霍华德休斯|eLif

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“意念书写”的神经表征。图片来源：Willett et al.霍华德休斯医学研究所
或许，我们可以称此为“意念书写” 。
坐在屏幕前，无需动用任何肢体动作，动一动“意念”，就可以将大脑中想写的字符呈现在电脑显示屏上——其“写字”速度甚至可与身体健全的同龄人在智能手机上发短信的速度相媲美。
在北京时间5月13日以封面形式发表于《自然》的一项报告中，美国斯坦福大学的研究者通过脑机接口（BCI），可让参试者每分钟动用“意见”写出90个字符，是之前采用类似“脑机接口”打字记录的两倍多，且书写准确率超99% 。
“随着进一步的发展，这项创新可以让瘫痪患者无需用手就能快速打字。”该论文资深作者、斯坦福大学霍华德·休斯医学研究所研究员Krishna Shenoy在接受《中国科学报》采访时说。
“思想驱动”的交流
“我的肉体沉重如潜水钟，但内心渴望像蝴蝶般自由飞翔……”
1995年12月8日，一场突如其来的灾难袭向了家庭事业双得意的法国杂志编辑吉恩·多米尼克·鲍比，他的脑干突然中风，继而引发极其罕见、概率极低的闭锁症候群。凭借顽强的意志和仅能活动的左眼，鲍比给后世留下了《潜水钟与蝴蝶》一书。
目前，鲍比所使用的眼球追踪键盘技术可以让瘫痪的人每分钟输入47.5个字符，远低于身体健全者的每分钟115个字符。且这种技术并不适用于那些眼部运动受损的人，很多患者只能与世隔绝。
而Shenoy与合作者的最新研究成果无疑为他们打开了一扇与外界沟通的新窗口。
“当受伤或疾病夺去一个人的行动能力之后，其大脑对一些行为（如写字、行走、说话等）的神经活动仍然存在，我们希望利用相关神经活动帮助瘫痪或截肢的人恢复一些失去的能力。”Shenoy说。这让他和新研究共同通讯作者、斯坦福大学神经外科医生Jaimie Henderson自2005年起开始BCI方面的合作。
在2017年发表于eLife的一项研究中，他们在三名肢体瘫痪的参试者的大脑运动皮层植入了BCI芯片——每个芯片约婴儿阿司匹林药片大小，上面有100个电极，用于接收大脑运动皮层（大脑最外层的一个区域）的神经元发出的信号，这些信号可以控制手的动作。参试者被要求集中精力，尝试用与手臂运动相关的“意见”，用光标指向字符并点击。
在这项研究中，代号为T5的参试者（2007年因为脊髓损伤几乎丧失了颈部以下的所有活动能力）创造了最高记录：每分钟可点击40个字符。
这种方式为重度瘫痪额失明者提供了打开了“心窗” 。不过，Shenoy与合作者的想法是：“让意念书写的速度再快些！”
通过进一步研究，他们发现，与以稳定速度直线移动光标等简单的预期运动相比，像书写一样，涉及改变速度和曲线轨迹的复杂预期运动，可以通过AI算式进行更简单、迅速的解译。
这让他们把研究思路从指向和点击字符转变为书写字符。“字符表中的每个字符都不相同，所以它们很容易区分。”新研究第一作者兼通讯作者、Shenoy团队的神经科学研究者Frank Willett向《中国科学报》解释说，通过AI算法对BCI芯片上的神经信号信息进行解码，就可以推测T5想做的手部运动，并将参试者的书写“意念”快速转换为电脑屏幕上的文本。
很快，新思路让这种“思想驱动”的交流速度翻倍。
媲美普通人手机打字速度
“如果说2017年的研究模式类似于‘打字’，那么我们这项新研究的模式则类似于‘手写’ 。”Willett对比说。
T5是这项研究的唯一参试者。尽管其手臂不能动，但他还是集中精力，试图用一支假想的笔在一张假想的格子纸上写出字符表中的单个字符。他把每个字符重复10次，让软件“学习”识别与他想写的那个特定字符相关的神经信号。

意念|“意念书写”，为瘫患者打开思想交流新窗口

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